燃料特性对火花点火发动机运行性能的影响

摘要

本文主要研究燃料组分对火花点火发动机运行性能的影响。根据发动机的运行工况建立合理的发动机燃烧模型和相关的子模型(放热规律模型、瞬时传热模型、燃烧产物化学平衡计算模型等)。以热力学第一定律和湍流火焰传播速度模型为基础,应用可用能分析方法来研究火花点火发动机燃烧过程的热机械可用能、化学可用能、燃烧可用能损失以及传热可用能损失的变化规律。本研究分析各工况条件和边界条件等对工作过程不可逆损失的影响规律,尤其是不同燃料组分对系统可用能、可用能效率和不可逆损失的影响。研究考虑两种情况:汽油燃料的替代燃油组分；汽油燃料中掺氢。
　　 利用建立的模型对发动机的燃烧特性进行变参数研究,确定火花点火发动机的主要运行参数(压缩比,掺氢比,空然比,点火定时和燃烧持续期)对优化发动机运行实现低不可逆性所起的作用。通过研究可以深入的认识降低发动机不可逆性和提高热效率的潜力,以便在实际应用中充分发挥代用燃料的优点,使火花点火发动机获得更高的热效率、较低的不可逆性和低排放,为提高发动机的运行性能提供参考。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 可用能概述

1.3 研究现状及存在问题

1.3.1 国内外可用能分析研究现状

1.3.2 新型发动机热力学研究

1.3.3 研究存在的问题

1.4 研究目的和内容

第2章 内燃机的代用燃料和稀薄燃烧技术

2.1 选择代用燃料依据

2.2 各种代用燃料的特点

2.2.1 液体代用燃料

2.2.2 气体代用燃料

2.3 汽油机稀薄燃烧技术

2.3.1 汽油机稀薄燃烧的特点

2.3.2 汽油机稀薄燃烧技术的分类

第3章 内燃机燃烧过程模拟研究

3.1 燃烧模型的发展

3.2 准维双区燃烧模型

3.2.1 模型的简化和假设

3.2.2 模型基本方程

3.2.3 燃烧放热模型

3.2.4 几何模型计算子模型

3.2.5 瞬时传热子模型

3.3 工作介质物性参数计算

3.3.1 已燃气体组分的计算

3.3.2 气体组分热力学参数的计算

第4章 热力学第二定律分析模型

4.1 可用能平衡方程

4.1.1 可用能项的定义

4.1.2 化学可用能

4.1.3 可用能平衡方程

4.2 可用能各项具体数学模型

第5章 燃料特性对发动机性能的影响

5.1 替代燃油组分对发动机性能的影响

5.2 模拟结果及分析

5.3 运行参数对可用能的影响

5.4 掺氢对发动机性能的影响

5.4.1 汽油机掺氢燃烧

5.4.2 掺氢对发动机的影响分析

第6章 NOx排放的分析

6.1 NOx生成的分析

6.1.1 NOx的生成机理和计算模型

6.1.2 CHEMKIN模拟计算

6.2 模拟结果及分析

结论

参考文献

附录 A

附录 B

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢